淺析大學(xué)物理教學(xué)現(xiàn)狀和改革措施

　　摘 要： 作者分析了普通高等院校大學(xué)物理課程的教學(xué)現(xiàn)狀：重內(nèi)容，輕思想；重經(jīng)典，輕近代；重理論，輕應(yīng)用。并針對(duì)上述現(xiàn)狀提出如下教學(xué)改革措施：重視物理思想教學(xué)，改革教學(xué)內(nèi)容；結(jié)合物理學(xué)史教學(xué)，培養(yǎng)科學(xué)思維能力與創(chuàng)新能力；適當(dāng)開展專題討論，增強(qiáng)課程的實(shí)用性與趣味性。
　　關(guān)鍵詞： 大學(xué)物理 教學(xué)改革 創(chuàng)新思維
　　大學(xué)物理是高等院校理、工、農(nóng)、醫(yī)等各專業(yè)學(xué)生的一門必修基礎(chǔ)課。開設(shè)該課程的目的：一是要為后續(xù)課程準(zhǔn)備必要的物理知識(shí)，二是使學(xué)生在物理思想、研究問題的科學(xué)方法與創(chuàng)新能力方面得到提高。本文分析大學(xué)物理的教學(xué)現(xiàn)狀，并針對(duì)現(xiàn)狀問題提出教學(xué)改革的三項(xiàng)措施。
　　一、大學(xué)物理教學(xué)現(xiàn)狀
　　目前由于各省高考制度改革及高考科目的調(diào)整（3+x），大學(xué)新生的物理基礎(chǔ)參差不齊；另外各院校、各專業(yè)所安排的大學(xué)物理教學(xué)課時(shí)也被一再壓縮。一般大學(xué)物理教材中將所有內(nèi)容分為十五個(gè)章節(jié)，每章又包含若干小節(jié)。按照傳統(tǒng)的教法，該課程需要約200個(gè)課時(shí)方能講授完全部?jī)?nèi)容，“內(nèi)容多”與“時(shí)間緊”的矛盾非常突出。因而在大學(xué)物理課教學(xué)過程中，出現(xiàn)了難堪的局面：教師難教，學(xué)生難學(xué)。
　　許多教師在講授過程中以經(jīng)典物理為主，近代物理內(nèi)容少；重視基本理論教學(xué)，少涉及物理學(xué)應(yīng)用及和各專業(yè)領(lǐng)域的結(jié)合。這使學(xué)生誤認(rèn)為物理是成熟的、古老的、偏離實(shí)際的科學(xué)。學(xué)生修過大學(xué)物理課程，仍然對(duì)20世紀(jì)物理學(xué)的兩大主要進(jìn)展——量子力學(xué)和相對(duì)論知之甚少，對(duì)由物理學(xué)所引發(fā)的高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用更是少有涉獵。
　　有人認(rèn)為大學(xué)物理以高等數(shù)學(xué)為工具解決物理問題，比中學(xué)物理的高明和進(jìn)步之處在于微積分思想的應(yīng)用。通常大學(xué)物理課程為大學(xué)一年級(jí)學(xué)生開設(shè)，與高等數(shù)學(xué)課程同步開設(shè)。這又引起一個(gè)突出矛盾：學(xué)生還不具備熟練運(yùn)用微積分的能力。所以學(xué)生會(huì)感到大學(xué)物理課程課時(shí)少、內(nèi)容多、解題繁、學(xué)習(xí)難度大，從而對(duì)物理失去興趣。為解決困難，一種做法是大量削減教學(xué)內(nèi)容，對(duì)有些內(nèi)容避難就易、蜻蜓點(diǎn)水。其后果是使學(xué)生甚至有些非物理專業(yè)教師感覺大學(xué)物理學(xué)而無用。
　　二、改革大學(xué)物理教學(xué)的措施
　　可見，目前教師和學(xué)生更多地糾結(jié)于如何更好地進(jìn)行經(jīng)典物理知識(shí)的傳授和學(xué)習(xí)，且教學(xué)內(nèi)容陳舊，未能達(dá)到既定的教學(xué)目標(biāo)。所以該課程亟待與時(shí)俱進(jìn)地改革教學(xué)內(nèi)容：弱化對(duì)高等數(shù)學(xué)的要求和依賴程度，精簡(jiǎn)經(jīng)典物理內(nèi)容，重視近代物理內(nèi)容，優(yōu)化學(xué)生的物理知識(shí)結(jié)構(gòu)，并著重于實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的物理思想、研究問題的科學(xué)方法與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。筆者根據(jù)學(xué)習(xí)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出下列改革措施。
　　（一）重視物理思想教學(xué)，改革教學(xué)內(nèi)容。
　　重視物理思想教學(xué)，可以引導(dǎo)學(xué)生把書越讀越薄，高屋建瓴地學(xué)習(xí)物理；而不是陷入細(xì)節(jié)的知識(shí)學(xué)習(xí)，即使考試得高分也依然低能。在教學(xué)過程中重視整合教學(xué)內(nèi)容，貫穿物理學(xué)思想。另外由于課時(shí)限制，我們要大膽改革教學(xué)內(nèi)容，不苛求全面、系統(tǒng)、面面俱到，但應(yīng)具有一定的涵蓋面和完整性，力求用通俗、簡(jiǎn)潔的語言描述物理現(xiàn)象和規(guī)律，避免復(fù)雜的物理推導(dǎo)和數(shù)學(xué)計(jì)算。
　　此改革措施成功運(yùn)用的參考案例是Six Ideas That Shaped Physics系列叢書的出版及被廣泛采用［１］。該系列叢書整合了物理學(xué)中的“六大思想”：守恒律、牛頓定律、相對(duì)論、電磁學(xué)理論、實(shí)物粒子的波動(dòng)性、熱力學(xué)。
　　物理專業(yè)學(xué)生不太熟悉的宇稱守恒，現(xiàn)代物理基本知識(shí)和應(yīng)用物理知識(shí)“六大思想”也并不是全新的提法，其實(shí)質(zhì)與已有的一些理論不謀而合。首先守恒律是在物理教學(xué)中一直強(qiáng)調(diào)的基本物理思想，包括六種守恒定律：動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒、角動(dòng)量守恒，及質(zhì)量守恒、電荷守恒、宇稱守恒。除了守恒律之外的五大思想，則與物理學(xué)史上的“物理學(xué)的五次大綜合”理論［２］相對(duì)應(yīng)。我們應(yīng)據(jù)此來將我國現(xiàn)行教材中彼此間缺乏聯(lián)系的各個(gè)章節(jié)整合成統(tǒng)一的物理系統(tǒng)，使學(xué)生接受到的不是零星的、破碎的知識(shí)點(diǎn)。
　　在教學(xué)改革中，應(yīng)適當(dāng)添加近代物理內(nèi)容即相對(duì)論和量子論，增加近代物理教學(xué)課時(shí)；將近代科學(xué)技術(shù)成果和前沿課題的內(nèi)容融入教學(xué)中，擴(kuò)大學(xué)生的科學(xué)視野。其意義不僅僅是完善物理知識(shí)結(jié)構(gòu)，而且是思想上的一次革命，更關(guān)系到對(duì)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。相對(duì)論的學(xué)習(xí)可為學(xué)生樹立全新的時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)觀和物質(zhì)觀；量子論的學(xué)習(xí)則有助于將人們的認(rèn)識(shí)從宏觀世界深入到微觀世界，從根本上改變傳統(tǒng)觀念。另外量子論還為電子技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和激光技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)，滲透到生活和高新技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。輕視近代物理教學(xué)將難以適應(yīng)時(shí)代發(fā)展對(duì)科技人才培養(yǎng)的新要求。
　?。ǘ┙Y(jié)合物理學(xué)史教學(xué)，培養(yǎng)科學(xué)思維能力與創(chuàng)新能力。
　　結(jié)合物理學(xué)史教學(xué)，一方面可以讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)探索的艱辛，培養(yǎng)學(xué)生吃苦耐勞的精神和孜孜不倦探索的精神。另一方面，有利于培養(yǎng)學(xué)生的原創(chuàng)力，提高科學(xué)思維能力。大物理學(xué)家玻恩在1965年為其弟子H.S.Green的《矩陣力學(xué)》（Matrix Mechanics）一書所寫的前言中說：“……我印象中現(xiàn)在存在這樣一種傾向，即（在教學(xué)中）忽視歷史根由，而將理論建立在事實(shí)上是后來才發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)之上。這種方法毫無疑問能迅速接近現(xiàn)代問題，也很適合培養(yǎng)能夠應(yīng)用這些知識(shí)的專家。但是，我懷疑這是否是培養(yǎng)做原創(chuàng)性研究的好的教學(xué)方法，因?yàn)檫@種方法不能展示先驅(qū)者在成堆的無序事實(shí)及隱晦含糊的理論嘗試中是如何發(fā)現(xiàn)他的（正確）道路的?！保郏常?br/>　　教學(xué)中將物理學(xué)史簡(jiǎn)要介紹給學(xué)生，可使大家了解物理學(xué)發(fā)展的基本脈絡(luò)、掌握物理學(xué)發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律、了解來龍去脈、從中受到啟迪，學(xué)會(huì)思考、學(xué)會(huì)“提問題”。例如，法國物理學(xué)家德布羅意采用類比的方法提出了實(shí)物粒子波動(dòng)性假設(shè)。他提出這樣的問題：“整個(gè)世紀(jì)以來，在輻射理論上，比起波動(dòng)的研究方法來，是過于忽略了粒子的研究方法；在實(shí)物理論上，是否發(fā)生了相反的錯(cuò)誤呢？是不是我們關(guān)于‘粒子’的圖像想得太多，而過分地忽略了波的圖像呢？”我們可從該段回顧物理學(xué)史的話中汲取其思想方法，碰到相關(guān)問題時(shí)學(xué)會(huì)提問。
　?。ㄈ┙Y(jié)合專門課題討論，增強(qiáng)課程實(shí)用性與趣味性。
　　不要一成不變地去傳授經(jīng)典物理，否則學(xué)生會(huì)覺得物理是很遙遠(yuǎn)的事情，學(xué)而無用。要結(jié)合專門課題討論，讓學(xué)生感覺到物理就在自己身邊、與自己息息相關(guān)，體現(xiàn)時(shí)代感。為了給專題討論課留出空間，花在經(jīng)典物理上面的時(shí)間要大大縮短。例如，在對(duì)醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生講授《醫(yī)用物理學(xué)》［４］的過程中，可以不講電流與電路、幾何光學(xué)的基本理論等，但結(jié)合幾何光學(xué)開展放大鏡、顯微鏡專題討論；另外結(jié)合流體力學(xué)開展血壓測(cè)量、心臟做功專題討論；結(jié)合多普勒效應(yīng)開展對(duì)測(cè)量車速及醫(yī)用超聲多普勒診斷儀原理專題討論，等等。
　　三、結(jié)語
　　物理教育是整個(gè)科學(xué)素質(zhì)教育的搖籃。本文從教學(xué)現(xiàn)狀、教學(xué)理念和教學(xué)內(nèi)容的改革方面進(jìn)行了探討。我們應(yīng)該積極進(jìn)行教學(xué)改革，否則將不能實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理教學(xué)對(duì)學(xué)生思維訓(xùn)練的功用，將影響我國大學(xué)生物理學(xué)觀念的更新，影響到國家創(chuàng)新型復(fù)合人才的培養(yǎng)。
　　參考文獻(xiàn)：
　　［1］Six Ideas Home Page.http：//www.physics.pomona.edu/sixideas/index.html.
　?。?］王立鈞，張書源.從物理學(xué)得五次大綜合看物理學(xué)基本觀念的變革［J］.陰山學(xué)刊·自然科學(xué)版，1995，VOL13，（2）：74.
　?。?］H.S.Green.Matrix Mechanics：with a foreword by M.Born.Groningen［M］：P.Noordhoff，1965.
　?。?］陳仲本，況明星.醫(yī)用物理學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，201